Míg egyes kémiai reakciók azonnal megkezdődnek, amint a reagensek érintkezésbe kerülnek, sok más esetében a a vegyi anyagok nem reagálnak, amíg nem kapnak olyan külső energiaforrást, amely biztosíthatja az aktiválást energia. Számos oka lehet annak, hogy a közvetlen közelségben lévő reagensek nem tudnak azonnal kémiai reakcióba lépni, de fontos tudni, hogy a reakciók mely típusaihoz van szükség aktiválási energiára, mennyi energiára van szükség és mely reakciókra kerül sor azonnal. A kémiai reakciókat csak ezután lehet biztonságos módon elindítani és szabályozni.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Az aktiválási energia a kémiai reakció elindításához szükséges energia. Néhány reakció azonnal folytatódik, amikor a reagenseket összehozzák, de sok más számára nem elegendő a reaktánsok közvetlen közelsége. Az aktiválási energia biztosításához külső energiaforrásra van szükség a reakció lefutásához.
Aktiválási energia meghatározása
Az aktiválási energia meghatározásához elemezni kell a kémiai reakciók elindulását. Ilyen reakciók akkor fordulnak elő, amikor a molekulák elektronokat cserélnek, vagy ha ellentétes töltésű ionok jönnek össze. Ahhoz, hogy a molekulák kicseréljék az elektronokat, meg kell szakítani azokat a kötéseket, amelyek az elektronokat egy molekulához kötik. Az ionok esetében a pozitív töltésű ionok elveszítettek egy elektront. Mindkét esetben energiára van szükség a kezdeti kötések megszakításához.
Külső energiaforrás biztosíthatja a szóban forgó elektronok kiszorításához és a kémiai reakció lefolytatásához szükséges energiát. Az aktiválási energiaegységek olyan egységek, mint kilojoule, kilokalória vagy kilowattóra. A reakció lefutása után energiát szabadít fel és önfenntartó. Az aktiválási energiára csak az elején van szükség, hogy elinduljon a kémiai reakció.
Ezen elemzés alapján az aktiválási energiát a kémiai reakció elindításához szükséges minimális energiaként határozzák meg. Ha az energiát a reagensekhez külső forrásból táplálják, a molekulák felgyorsulnak és erősebben ütköznek. Az erőszakos ütközések szabaddá teszik az elektronokat, és a keletkező atomok vagy ionok egymással reagálva energiát szabadítanak fel és tovább tartják a reakciót.
Példák aktiválási energiát igénylő kémiai reakciókra
Az aktiválási energiát igénylő reakciók leggyakoribb típusa sokféle tüzet vagy égést igényel. Ezek a reakciók kombinálják az oxigént egy szenet tartalmazó anyaggal. A szénnek molekuláris kötései vannak az üzemanyag más elemeivel, míg az oxigéngáz két oxigénatomként kapcsolódik össze. A szén és az oxigén általában nem reagál egymással, mivel a meglévő molekuláris kötések túl erősek ahhoz, hogy a szokásos molekuláris ütközések megszakítsák őket. Amikor a külső energia, például egy gyufából származó láng vagy egy szikra megszakítja a kötések egy részét, a keletkező oxigén- és szénatomok reakcióba lépve energiát szabadítanak fel és tartják a tüzet, amíg el nem fogy az üzemanyag.
Egy másik példa a hidrogén és az oxigén, amely robbanékony keveréket képez. Ha a hidrogént és az oxigént szobahőmérsékleten összekeverjük, semmi sem történik. Mind a hidrogén, mind az oxigéngáz két, egymással összekötött atomot tartalmazó molekulákból áll. Amint ezek a kötelékek némelyike megszakad, például egy szikra, robbanás következik be. A szikra néhány molekulának extra energiát ad, így gyorsabban mozognak és ütköznek, megszakítva kötelékeiket. Egyes oxigén- és hidrogénatomok vízmolekulákat alkotva nagy mennyiségű energiát szabadítanak fel. Ez az energia több molekulát gyorsít fel, több kötést bont és több atom reakcióját teszi lehetővé, ami robbanást eredményez.
Az aktivációs energia hasznos fogalom a kémiai reakciók elindításában és ellenőrzésében. Ha egy reakció aktiválási energiát igényel, a reagenseket biztonságosan együtt tárolhatjuk, és a a megfelelő reakció csak addig fog bekövetkezni, amíg az aktivációs energiát egy külső energiából táplálják forrás. Az olyan kémiai reakciókhoz, amelyek nem igényelnek aktivációs energiát, például fém nátrium és víz, a a reagenseket gondosan kell tárolni, hogy véletlenül ne érintkezzenek és ellenőrizetleneket okozhassanak reakció.